Магнитокалорический эффект в ферримагнитных соединениях на основе 3d- и 4f- металлов (1103602), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обнаружены заметные по величинезначения МКЭ. Найдено, что в этих соединениях вследствие конкуренции междуположительными и отрицательными обменными взаимодействиями возникаютмагнитные фазовые переходы, как первого, так и второго рода. Обнаружены6заметные по величине значения МКЭ при температурах магнитных фазовыхпереходов. Обнаружено, что в соединениях GdхLa1-хMnSi при х=0,8; 0,9; 1 в областиперехода из парамагнитного состояния в магнитоупорядоченное наблюдается двамаксимума МКЭ, вследствие того, что обменная связь между подрешётками Gd и Mnневелика и значительно слабее, чем взаимодействие внутри подрешёток Gd и Mn.6.Впервые измерен МКЭ в соединениях RТiGe, где R – Gd иTb.
Обнаружен большойМКЭ в соединении GdTiGe при температуре Кюри (T=1,2К в поле Н=13,5кЭ).Показано, что данный эффект пропорционален квадрату намагниченности.Полученное значение коэффициента пропорциональности между T и I2, позволяетоценить максимально возможный МКЭ. Показано, что соединение GdTiGe являетсяперспективным материалом для магнитных рефрижераторов.Апробация работы: Результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 14 работах,из которых 4 – статьи в научных журналах, входящих в перечень, утверждённый ВАК РФ(см. список публикаций) и 10 – тезисы докладов в материалах конференций.Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих научныхконференциях:«ХХМеждународнаяшкола-семинар»12-16 июня2006 г.,VIIIмеждународный семинар "Магнитные фазовые переходы " 13 сентября 2007 - Махачкала,Москва - XVI Международная конференция по постоянным магнитам, Суздаль 17-21сентября 2007 г.
Первая международная конференция «функциональные наноматериалы ивысокочистые вещества» 39 сентября – 3 октября 2008 г., Суздаль. Доклад на REMAT2008. Конференция «Ломоносов — 2009». 21 международная школа-семинар НМММXXI, 2009 г. Доклад на конференции EASTMAG-2010., г. Екатеринбург, 28 июня – 2 июля2010 г.Публикации: По результатам диссертационной работы опубликовано 11 работ (4 статьи внаучных журналах и 7 публикаций в сборниках тезисов докладов и трудов конференций),список которых приведён в конце автореферата.Личный вклад автора в диссертационную работу заключается в постановке иобосновании задач исследования магнитокалорического эффекта в ферримагнитныхсоединениях на основе 3d- и 4f-металлов, в разработке установки, в подготовке образцов,впроведениирасчётовивыполненииэкспериментовпоисследованиюмагнитокалорических свойств указанных ферримагнетиков, а также в интерпретацииполученных результатов.Работы проводились в тесном сотрудничестве с соавторами, которые не возражаютпротив использования в диссертации совместно полученных результатов.7Структура и объём диссертации: Диссертация состоит из введения, трёх глав и спискалитературы.
Объём составляет 127 страниц машинописного текста, включая 83 рисунка.Список цитированной литературы состоит из 131 наименования.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВо введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированацель работы, отмечены научная новизна, научная и практическая значимость, приведенызащищаемые положения.Первая глава диссертации посвящена краткому литературному обзору, в которомобсуждается природа магнитокалорического эффекта, свойства МКЭ вблизи точки Кюри,при процессах технического намагничивания и в области фазовых переходов. Такжерассмотрены свойства магнитокалорического эффекта в различных составах.Из представленного обзора был сделан вывод, что с точки зрения практическогоприменения наиболее интересными являются магнетики с большим магнитокалорическимэффектомвобластикомнатнойтемпературы.Вредкоземельныхсоединенияхсуществование различных магнитных структур и фазовых переходов, большие значениянамагниченности и локализованная природа редкоземельных ионных магнитныхмоментов приводят к высоким значениям МКЭ и сложным зависимостям МКЭ оттемпературы.Наиболее широко изучен МКЭ в ферромагнитных соединениях на основе РЗМ или3d-металла.
Однако сочетание 3d и 4f – подсистем в ферримагнитных интерметаллическихсоединениях также даёт возможность получать магнитные материалы с высокимитемпературами Кюри. Известно, что интерметаллические соединения на основе 3d- итяжёлых 4f-переходных металлов при магнитном упорядочении характеризуютсяотрицательными обменными взаимодействиями между 3d и 4f-подрешётками, т.е.являются ферримагнетиками. Магнитное поведение и магнитокалорические свойстватаких соединений определяются конкуренцией обменных взаимодействий внутри каждойиз подсистем (РЗ и 3d-металла), а также между ними. Открытие гигантского МКЭ всоединенииHoCo2индуцировалоинтерескдетальномуисследованиюмагнитокалорических свойств соединений RCo2 [11].
В данной работе мы поставилизадачу исследовать МКЭ в ферримагнетиках с различными соотношениями обменныхинтегралов внутри и между подсистемами 3d- и 4f-ионов иттриевой подгруппы.Представляет также интерес исследование МКЭ в ферримагнетиках с сильнымиобменными взаимодействиями и высокими температурами магнитного упорядочения8R2Fe17 и R(Mn)(Ti,Si). Обменные взаимодействия оказывают значительное влияние навеличину и температурную зависимость МКЭ.В диссертации были исследованы 3 типа составов:1.РЗ соединения с высокой концентрацией железа RFe17.
Высокие значениятемператур магнитного упорядочения (в области комнатных температур)в данных составах определяются главным образом подрешёткой Fe, аобменныевзаимодействиявзаимодействиямеждувнутри3dи3d-подсистемы4f-подсистемамииобменныепреобладаютнадобменными взаимодействиями внутри РЗ подрешётки.2.Зонные магнетики на основе RCo2. В этих составах локализованныемоменты 4f-электронов редкоземельного элемента сосуществуют сзонным магнетизмом подрешетки Co.
Выполнение условий зонногометамагнетизма IN(ε) > 1 (I – интеграл обменного взаимодействия всистеме d-электронов)]в ряде составов RCo2 с тяжелыми РЗ-ионами (R =Tb–Er)можетприводитьмагнитоупорядоченногокфазовымсостояниявпереходамIнеупорядоченное.родаизОбменноевзаимодействие между 3d и 4f-подрешёткой осуществляется за счётподмагничиваниякобальтовойподсистемыполямиобменноговзаимодействия, создаваемыми локализованными 4f-моментами.3.Тройные соединения RTX. Особенности кристаллической структурыданных составов, в которойатомы одного типа располагаются визолированных плоскостях, приводят к значительному преобладаниюобменноговзаимодействиявнутриРЗи3d-подрешётокнадмежподрешёточными обменными взаимодействиями.
В ряде случаев иззаэтогопринекоторыхусловияхРЗ и3d-подрешёткимогутупорядочиваться независимо друг от друга.Крометого,былапоставленазадачаизучитьзависимостьМКЭотнамагниченности исследованных соединений. Такие исследования возможно былопроводить только при одновременном измерении намагниченности образца и измеренииМКЭ прямым методом. Поскольку в большинстве известных в настоящее время работрезультаты для МКЭ получены путем расчетов из кривых намагничивания на основетермодинамических соотношений, то таких данных в литературе практически нет.Вторая глава содержит материал посвящённый методикам измерений, выполненных внастоящей работе, приведено описание установок: установки для исследованиямагнитокалорическогоэффектапрямымметодомиустановкидляизмерения9намагниченности – маятниковый магнитометр и вибрационный магнитометр насверхпроводящем соленоиде.
Также описаны методы изготовления исследованныхсоставов. Показано что все сплавы являются однофазными, образцы исследованныхсоединений были аттестованны методами рентгенографии и металлографии.Третья глава посвящена результатам проведённых исследований и разделена на четырепараграфа:В первом параграфе приводятся данные о МКЭ в соединениях RFe17 (Y2Fe17,Y2Fe17-xMnx (x=1,2,3,4,5), Er2Fe17, Tb2Fe17, Nd2Fe17). Для соединений R2Fe17 с сильнойлокализацией 3d-электронов обнаружено, что величина МКЭ этих составов определяетсяглавным образом железной подрешёткой.ТемпературнаязависимостьМКЭ,согласнотермодинамике[5,6,13],определяется формулой:T где I1TC P,H I1IdH 2 dH,T T– намагниченностьпервой(1)подрешётки, I2 – намагниченность второйантипараллельной подрешётки, а dH – приращение магнитного поля, CP,H – теплоёмкость.Величина T-эффекта в зависимости от намагниченности определяется вкладамипропорциональными как квадрату, так и четвёртой степени (рис.
1), что указывает наналичие в области перехода сильных спиновых флуктуаций из-за наличия какположительных, так и отрицательных обменных взаимодействий. Замена железа на Mnприводит к заметному уменьшению МКЭ и температуры Кюри в соединениях Y2Fe17xMnx.Показано, что магнитный фазовый переход из магнитоупорядоченного впарамагнитное состояние в соединениях R2Fe17-xMnx занимает значительный интервалтемператур, что указывает на широкий спектр отрицательных и положительных обменныхвзаимодействий в этих соединениях. Показано, что магнитный фазовый переход всоединениях R2Fe17 в районе температуры Кюри имеет весьма сложный характер.Необходимым условием для описания этого перехода является учёт не толькотермических флуктуаций, но и локальных флуктуаций обменных интегралов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
